JP3469136B2 - 波形制御装置 - Google Patents
波形制御装置Info
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Description
機などの制御に適用される波形制御装置に関する。
矩形波のような周期的な波形を予め定めておき、これに
従って試験対象の試料を駆動し、その試料の強度を確証
するために利用される。試料を駆動する際に、波形が試
料毎に違ったのでは意味のある実験がなされないので、
これら振動台や疲労試験機には指定した波形を正確に再
現することが求められる。これら振動台や疲労試験機に
は、指定した波形を正確に再現するために、通常フィー
ドバック制御系が設けられている。
成を示す図である。テーブル1には供試体2が取り付け
られており、テーブル1をアクチュエータ6で駆動する
ことにより、供試体2を振動させる。振動台13には変
位計4とサーボ増幅器5とから成る変位フィードバック
制御系が備えられており、テーブル1はサーボ指令信号
uが与えられると、それに追従するようになっている。
たつき(以下、ガタ)やアクチュエータ6の非線形性な
どの全く存在しないハードウェアを用意できるとすれ
ば、周期目標波発生器9に蓄えられた目標波信号rをサ
ーボ指令信号uとして与えると、テーブル1は目標波を
正確に再現する。
継ぎ手8のガタ等があるので、テーブル1の応答は歪ん
だものとなる。この歪には、目標波信号rの基本周波数
成分における高調波成分が含まれているので、一般に高
調波歪と呼ばれている。この高調波歪はガタ等に起因す
るので、振動台毎に異なっている。
耗等が強く影響し、経時変化するものであり、高調波歪
があると普遍的な振動試験を行なえない。即ち、振動試
験の品質を改善するためには高調波歪の除去が必要であ
る。この高調波歪の除去は、波形制御装置11で補償信
号ucを発生し、これを目標波信号rに重畳させサーボ
指令信号uとすることにより行なう。
補償信号ucの算出法を示す図である。記憶器14は加
速度計3で計測したテーブル加速度信号
15で二階微分して得た目標加速度信号
号
スペクトル
クトル
前回使用した補償信号周波数スペクトルUc Oldを次式
(1)で補正する。
ル加速度信号への周波数応答である。
周波数スペクトルUcをフーリエ逆変換し、1周期分の
補償信号ucを生成する。
号ucを蓄え、図3に示した周期目標波発生器9と同期
をとりつつ、補償波を時々刻々発生する。このように発
生した補償波に対するテーブル1の応答と目標波とに、
なお相違があるときには、再度上記の手順で補償波を補
正する。
信号の周波数スペクトル
で、この手順を繰り返すことにより、高調波歪が除去さ
れ最終的に一致する。
の補正方法には以下に述べる二つの課題がある。
およびフーリエ逆変換器20を実現するためにはデジタ
ル計算機を要するので、コスト高になるということであ
る。第二の課題は、補償波の補正は目標波形1周期分の
信号を蓄えた後に行なうので、加振と補償波の補正とを
同時に並行して行なうことができず、高調波歪の除去に
長時間を要すということである。
正を時々刻々行なうことができる波形制御装置を提供す
ることにある。
達成するために、本発明の波形制御装置は以下の如く構
成されている。
の周波数スペクトルを時々刻々演算する演算手段と、こ
の演算手段で演算された周波数スペクトルを時間的に積
分することにより、前記高調波歪に対する補償波の周波
数スペクトルを時々刻々算出する補償波スペクトル算出
手段と、この補償波スペクトル算出手段で算出された前
記補償波の周波数スペクトルの和をとることにより補償
波を時々刻々出力する出力手段と、から構成されてい
る。
度に対する実際の加速度の誤差信号を時々刻々算出する
誤差算出手段と、この誤差算出手段で算出された誤差信
号の周波数スペクトルを時々刻々演算する演算手段と、
この演算手段で演算された周波数スペクトルを時間的に
積分することにより、前記誤差信号に対する補償波の周
波数スペクトルを時々刻々算出する補償波スペクトル算
出手段と、この補償波スペクトル算出手段で算出された
前記補償波の周波数スペクトルの和をとることにより補
償波を時々刻々出力する出力手段と、から構成されてい
る。
発明の第1の実施の形態に係る波形制御装置の構成を示
す図である。図1に示す波形制御装置27は、図3に示
した振動台制御装置において、波形制御装置11に代え
て用いられる。波形制御装置27は、正弦波状のみの目
標波信号に対し簡便に波形制御を行うためのものであ
り、複数の特定高調波制御器22と周波数応答関数記憶
器23とを備えている。
り、それぞれ加速度信号
補償波u(kω)を出力する。周波数kωの特定高調波
に対する周波数応答関数G(kω)は周波数応答関数記
憶器23に蓄えられており、補償波u(kω)の算出に
用いられる。
定の1つの周波数成分kω(k=3,5,7,9,…,
N)に対する補償波u(kω)を出力する。
ているので、特定高調波制御器22を含まれている周波
数成分に応じて複数用意している。一般に、高調波の周
波数成分は目標波信号rの繰り返し周波数ωの奇数倍の
成分が強いので、kの値を奇数に設定するとよい。
内容について述べる。ベクトルフィルタ24は、以下の
演算により加速度信号
(kω),B(kω)に時々刻々分解する。
εは下式(4)のように表される。
とであるが、上式(4)はA(kω)とB(kω),
(k=3,5,7,9,…,N)を0にすればその目的
が達成できることを表している。
加えるべき補償信号は、補償波スペクトル算出器25で
以下のように計算する。
クトルが観測されたとする。このとき、これを打ち消す
ためには、周波数応答関数記憶器23よりkωにおける
補償信号ucから加速度
し、補償信号の周波数スペクトルAu(kω),Bu
(kω)に下式(5)で求められる分だけ足して修正す
ればよい。
したがって、δAu(kω)とδBu(kω)を下式
(6),(7)で時々刻々更新すれば、時間の進行と共
にA(kω)とB(kω)は0になるので、周波数kω
の高調波成分を除去できる。
る。
(kω)に基づいて、補償波の周波数kω成分u(k
ω)を次式(8)で計算する。
いても行ない、次式(9)で補償波uを求める。
クトルフィルタ24で高調波歪の周波数スペクトルA
(kω),B(kω)を時々刻々計算し、式(6),式
(7)に示すようにA(kω),B(kω)を時間的に
積分することにより、補償波の周波数スペクトルAu
(kω),Bu(kω)を時々刻々修正し、式(8)式
に示すようにAu(kω)とBu(kω)をそれぞれs
inkωtとcoskωtの重み係数として和をとるこ
とで、補償波u(kω)を時々刻々出力している。
三角関数と積分等の基本演算で補償波を算出できるの
で、リアルタイムで連続的に補償波の修正ができ、高調
波歪を短時間で除去することができる。また、加振試験
中の供試体の特性変化に起因する波形歪についても、試
験を中断することなく連続的に除去することができる。
2の実施の形態に係る波形制御装置の構成を示す図であ
る。図2において図1と同一な部分には同符号を付して
ある。図2に示す波形制御装置28は、正弦波状の目標
波のみならず、矩形波や三角波のような一般的な目標波
に対しても有効な装置であり、加速度誤差算出器29と
複数の特定高調波制御器22と周波数応答関数記憶器2
3とを備えている。
対するテーブル1の加速度誤差信号eを出力する。特定
高調波制御器22は複数備えられており、それぞれ誤差
信号eに含まれる周波数kωの成分を補償する補償波u
(kω)を出力する。周波数kωに対するテーブル1の
周波数応答関数G(kω)は周波数応答関数記憶器23
に蓄えられており、補償波u(kω)の算出に用いられ
る。
テーブル加速度信号
差信号eを出力する。
とにより得る。
特定の1つの周波数成分kω(k=1,3,5,7,
…,N)に対する補償波u(kω)を出力する。
が含まれるので、特定高調波制御器22も含まれている
周波数成分に応じて複数用意される。特定高調波制御器
22の構成は上記第1の実施の形態に示したものと同様
であるが、ベクトルフィルタ24の入力信号が誤差信号
eとなる点に違いがある。すなわち、ベクトルフィルタ
24の演算は次式(11)(12)となる。
信号eは次式(13)のように表される。
であるが、式(13)はA(kω)とB(kω)を全て
0にすれば目的が達成できることを示している。A(k
ω)とB(kω)を0にするための方法は上記第1の実
施の形態と同様であるので、説明を省略する。
加速度誤差算出器29で目標加速度
フィルタ24で誤差信号eの周波数スペクトルA(k
ω),B(kω)を時々刻々計算し、(7)式、(8)
式に示すようにA(kω),B(kω)を時間的に積分
することにより補償波の周波数スペクトルAu(k
ω),Bu(kω)を時々刻々修正し、(8)式に示す
ように、Au(kω)とBu(kω)をそれぞれsin
kωtとcoskωtの重み係数として和をとることに
より補償波u(kω)を時々刻々出力することを特徴と
する。
正弦波のみならず矩形波や三角波のような任意の目標波
に対して加振を追従させることができる。
定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施で
きる。
いることのない安価な構成で、補償波の補正をリアルタ
イムで行なうことができ、高調波歪を短時間で除去でき
る。よって、対象の加振と補償波の補正とを同時に並行
して行なうことができる。
ることのない安価な構成で、補償波の補正をリアルタイ
ムで行なうことができ、加速度目標波に対する実際の加
速度の誤差信号を短時間で除去できる。よって、対象の
加振と補償波の補正とを同時に並行して行なうことがで
きる。
の構成を示す図。
の構成を示す図。
出法を示す図。
Claims (2)
- 【請求項1】高調波歪の周波数スペクトルを時々刻々演
算する演算手段と、 この演算手段で演算された周波数スペクトルを時間的に
積分することにより、前記高調波歪に対する補償波の周
波数スペクトルを時々刻々算出する補償波スペクトル算
出手段と、 この補償波スペクトル算出手段で算出された前記補償波
の周波数スペクトルの和をとることにより補償波を時々
刻々出力する出力手段と、 を具備したことを特徴とする波形制御装置。 - 【請求項2】目標加速度に対する実際の加速度の誤差信
号を時々刻々算出する誤差算出手段と、 この誤差算出手段で算出された誤差信号の周波数スペク
トルを時々刻々演算する演算手段と、 この演算手段で演算された周波数スペクトルを時間的に
積分することにより、前記誤差信号に対する補償波の周
波数スペクトルを時々刻々算出する補償波スペクトル算
出手段と、 この補償波スペクトル算出手段で算出された前記補償波
の周波数スペクトルの和をとることにより補償波を時々
刻々出力する出力手段と、 を具備したことを特徴とする波形制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23399899A JP3469136B2 (ja) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | 波形制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23399899A JP3469136B2 (ja) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | 波形制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001056265A JP2001056265A (ja) | 2001-02-27 |
JP3469136B2 true JP3469136B2 (ja) | 2003-11-25 |
Family
ID=16963961
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23399899A Expired - Lifetime JP3469136B2 (ja) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | 波形制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3469136B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005513601A (ja) * | 2001-12-18 | 2005-05-12 | エムティエス・システムズ・コーポレーション | 制御システムのための制御パラメータを確定する方法 |
JP6313920B2 (ja) * | 2013-10-04 | 2018-04-18 | 株式会社鷺宮製作所 | 試験装置の制御装置、および、試験装置の制御方法 |
-
1999
- 1999-08-20 JP JP23399899A patent/JP3469136B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001056265A (ja) | 2001-02-27 |
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